D'origine Polonaise, elle restera à jamais la première joueuse scandinave devenue n°1 mondiale et la première Danoise, hommes/femmes confondus, à remporter un titre du Grand Chelem après sa victoire à l'Open d'Australie en 2018. Sportive la plus populaire du Danemark, elle a été l'une des stars du circuit féminin, n°1 mondiale en 2010 (à 20 ans), en 2011 et du 29 janvier au 25 février 2018 (au total 71 semaines au sommet). Le 11 octobre 2010, elle est devenue la vingtième numéro 1 mondiale depuis la création du classement WTA en 1975 (sans avoir gagné un Grand Chelem). Elle est la première Danoise (et l'une des plus jeunes joueuses) sacrée championne du monde en 2010, après avoir gagné six titres cette année-là  (Ponte Vedra, Copenhagen, Montréal, New Haven, Tokyo et Pékin). Elle restera au sommet pendant 18 semaines. Le 15 février 2011, Kim Clijsters lui succède pour une petite semaine. Après sa nette victoire à Dubaï, elle récupère la première place. Passée professionnelle à 15 ans, elle a remporté 30 titres sur le circuit WTA (22 sur dur; 25 fois finaliste) dont 16 en WTA Premier (soit le 3eme meilleur total dans cette catégorie derrière Serena Williams et Petra Kvitova ), l'Open d'Australie en 2018 (première danoise sacrée hommes/femmes confondus), le Masters en 2017, Indian Wells en 2011, quatre fois le tournoi de New Haven (2008 à 2011) et deux fois celui de Ponte Vedra Beach (2009 et 2010) et Tokyo (2010 et 2016). Finaliste à l'US Open en 2009 et 2014, au Masters en 2010 (demi-finaliste en 2009), demi-finaliste à l'US Open en 2010, 2011 et 2016 et à l'Open d'Australie en 2011. Auparavant elle avait gagné l'Orange Bowl en 2005 et le tournoi junior de Wimbledon en 2006. Elle a été nommée meilleure débutante du circuit WTA en 2008.

Elle est issue d'une famille de sportifs, son père étant un ancien joueur de football professionnel en Pologne et au Danemark, sa mère Anna a été membre de l'équipe nationale polonaise de volley, et son frère Patrik est un joueur professionnel de football au Danemark. Très courtisée avec son physique de mannequin, elle est habillée par Stella McCartney, la fille de Paul. Elle a été pendant trois ans la compagne de Rory McIlroy, l'un des meilleurs golfeurs du monde puis s'est mariée avec l'Américain David Lee, ancien joueur NBA. En août 2011, elle a dépassé les 10 millions de dollars de gains en carrière, cela à seulement 21 ans. De ce fait, elle est la 21eme joueuse de l'histoire à avoir dépassé la barre des 10 millions de dollars. Début novembre 2017, huit jours après sa victoire au Masters, elle a bouclé le marathon de New York en 3h26mn33s (pour une première participation). Souffrant d'une maladie inflammatoire, la polyarthrite rhumatoïde, elle a décidé de quitter les courts à 29 ans. Une joueuse respectée par tous, elle a mis un terme à sa carrière en janvier 2020 après sa défaite au 3e tour par la Tunisienne Ons Jabeur à l'Open d'Australie (635 victoires pour 264 défaites). Revenue à la compétition au tournoi de Montreal en août 2023, après trois ans d'absence et deux maternités, elle s'est arrêtée au 2eme tour éliminée par la Tchèque Marketa Vondrousova.